甲醇部分氧化制氫的反應方程式(CH_{3}OHfrac{1}{2}O_{2}rightleftharpoons 2H_{2} + CO_{2})(Delta H^{0}= - 155kJ/mol)，該反應為放熱反應。在反應過程中，甲醇與適量的氧氣發(fā)生部分氧化反應，氧氣的加入量對反應的影響至關重要。



同時，在催化劑的作用下，甲醇和氧氣在催化劑表面發(fā)生復雜的化學反應，生成氫氣和二氧化碳。與甲醇水蒸氣重整制氫相比，甲醇部分氧化制氫具有啟動速度快、能量利用等優(yōu)點，但反應過程中可能會產(chǎn)生一些副反應，如深度氧化反應，導致氫氣的選擇性降低。


該反應相對簡單，但由于產(chǎn)物中一氧化碳含量較高，而一氧化碳會對后續(xù)的氫氣應用，如燃料電池的使用產(chǎn)生不利影響，因此通常需要對產(chǎn)物進行進一步的處理，如通過一氧化碳變換反應將一氧化碳轉化為二氧化碳和氫氣，以提高氫氣的純度和質量 。


傳統(tǒng)的高壓氣態(tài)儲氫需要將氫氣壓縮至的壓力（通常為 35MPa 或 70MPa），這不僅需要昂貴的壓縮設備和高壓儲存容器，而且存在較大的安全風險 。液氫儲存雖然能量密度高，但需要將氫氣冷卻至 - 253℃的低溫，能耗，儲存和運輸成本高昂，且對儲存設備的絕熱性能要求。


同時，甲醇的蒸汽壓較低，揮發(fā)性相對較小，安全性較高，減少了運輸過程中的安全隱患。環(huán)保性上，甲醇制氫過程相對清潔。以甲醇水蒸氣重整制氫為例，其主要產(chǎn)物為氫氣和二氧化碳，相較于傳統(tǒng)的化石燃料制氫方法，如煤炭氣化制氫，在煤炭氣化過程中，除了產(chǎn)生氫氣和二氧化碳外，還會產(chǎn)生大量的一氧化碳、硫化氫、粉塵等污染物，對環(huán)境造成嚴重危害。

此外，甲醇制氫過程中不產(chǎn)生氮氧化物、硫化物等有害氣體，減少了對大氣環(huán)境的污染，有助于改善空氣質量。從成本角度分析，甲醇制氫具有一定的成本優(yōu)勢。在原料成本方面，甲醇的生產(chǎn)技術成熟，來源廣泛，價格相對穩(wěn)定。

在設備投資方面，甲醇制氫裝置的規(guī)?？筛鶕?jù)實際需求靈活調(diào)整，從小型的分布式制氫裝置到大型的工業(yè)制氫工廠均可實現(xiàn)。對于中小規(guī)模的用氫需求，甲醇制氫設備的投資相對較低，建設周期短，能夠快速滿足用戶的需求。

盡管甲醇制氫技術具備諸多優(yōu)勢，但在實際應用中，仍面臨著催化劑性能、能量效率以及安全環(huán)保等方面的挑戰(zhàn)。在催化劑性能方面，目前廣泛使用的銅基催化劑雖然在甲醇水蒸氣重整制氫反應中表現(xiàn)出較好的活性和選擇性，但仍存在一些問題。

此外，催化劑的活性和選擇性在不同的反應條件下波動較大，難以在寬范圍的操作條件下保持穩(wěn)定的性能。當反應溫度、壓力或原料組成發(fā)生變化時，催化劑的性能可能會受到顯著影響，導致甲醇轉化率和氫氣選擇性下降。